袁厚明

(湖北襄陽震柏地下管線檢測有限公司，湖北襄陽441000)

一、管道材料的發(fā)展趨勢與PE管道的特點

聚乙烯材質(zhì)制成的管道簡稱PE管道，與金屬管道相比，小口徑PE管道可以卷成盤狀運輸，接頭少，由于其施工方便、工程造價比用鋼管低(DN300以下)、基本不存在腐蝕泄漏問題、對輸送物質(zhì)污染小等優(yōu)點，近年來在城市埋地管網(wǎng)建議中被廣泛應(yīng)用。

PE管道雖然有很多優(yōu)點，但強度低，不耐光，易老化，難以探測位置、走向與深度是其最大的弱點。在以往市政建設(shè)施工中，由于管道的確切位置不十分清楚，被施工機械挖斷、挖漏的現(xiàn)象很常見，由此造成的燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿室矔r有發(fā)生，因此探測標(biāo)定地下PE管道的位置工作十分必要。

由于PE管材所具有的獨特技術(shù)性能和其他管材無法比擬的安裝方式，該種材料被全國燃?xì)庑袠I(yè)廣泛應(yīng)用于城市燃?xì)忸I(lǐng)域中，成為替代城市燃?xì)饴竦劁摴?、鑄鐵管道的最理想材料，特別是輸送燃?xì)夂妥詠硭艿缿?yīng)用最多。但另一方面，由于PE管材的特殊性，PE燃?xì)夤艿涝诎惭b、運行管理、探測定位上同樣存在特殊性。PE管道為惰性材質(zhì)制成，不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁，埋入地下之后，目前還沒有較好的方法直接在地面探測到PE管道在地下的空間位置。

為了解決PE管道埋地后能夠在地面探測到位置和埋深的問題，人們已經(jīng)想出了多種方法，相比之下，導(dǎo)線示蹤線技術(shù)是最經(jīng)濟、效果最好的方法。所謂導(dǎo)線示蹤線技術(shù)就是在鋪設(shè)施工PE管道時與PE管道一起埋入一條銅導(dǎo)線(簡稱示蹤線)，為今后探測PE管道位置與深度所用，示蹤線法是目前國內(nèi)外普遍采用的探測方法。示蹤線在埋地管道施工中，為了使示蹤線在以后能夠很好地起到示蹤作用，它的施工方法和探測方法選擇十分重要。

目前尋找埋地管道位置，采用的主要技術(shù)手段是利用直接發(fā)射電流信號的探測儀為主的電磁類探測設(shè)備，但該方法要求管道必須具有良好的導(dǎo)電性與接地回路，使電流信號能沿管道傳輸，探測儀可通過接收到的電磁信號確定管道的位置。這種方法對于鋼管效果很好，而對PE管道則完全無效。為此在鋪設(shè)PE管時，要求采用隨管道敷設(shè)示蹤線的方法來解決這一問題。

二、PE管道示蹤線安裝中存在問題分析

1)在燃?xì)釶E管道運行交接中，對示蹤線的符合性檢查有5項:①信號接人點有否，并安裝正確。②檢測信號能加載到示蹤線上，中間故障太多，泄漏嚴(yán)重，中間沒有檢測井。③安裝了示蹤線，始端、末端剪斷懸空，與大地不接觸，中間閥井內(nèi)示蹤線未作固定處理。④示蹤線線徑太小，不能滿足檢測信號傳輸要求，容易被施工挖斷或自然應(yīng)力破壞。⑤PE管道地表標(biāo)志憑安裝記憶印象埋設(shè)，密度不足，偏離較大。

2)探測信號不能保證連續(xù)暢通，主要原因有5個:①示蹤線中的導(dǎo)線沒有連接，造成斷路。②示蹤線沒做絕緣和防水處理，造成信號短路。③金屬導(dǎo)線導(dǎo)電面積不夠，造成信號傳輸電阻大，信號衰減大。④示蹤線本身不合格，導(dǎo)線發(fā)生斷裂不連續(xù)。⑤示蹤線首端末端都未作連接固定與接地處理，被剪斷或者掩埋，找不到頭子。

3)無露出的探測信號源。PE管道示蹤線沒有信號的接點設(shè)計或沒有按照接點設(shè)計安裝，許多單位在示蹤線安裝中將示蹤線接頭直接埋人地表下或?qū)⑹聚櫨€接頭直接纏于管道或設(shè)備上，在很短的時間內(nèi)，示蹤線接頭就將無從找尋，從而造成整條示蹤線失去作用。

4)面積太小，強度不夠。金屬導(dǎo)線截面積選擇不正確，選擇示蹤線前首先要確定使用什么探測儀，不同的探測儀有不同的探測原理和方法，需要選用具有針對性的示蹤線。金屬導(dǎo)線截面積的選擇需要根據(jù)探測儀信號發(fā)生器的信號強度，設(shè)計管道所需探測距離來選擇金屬導(dǎo)線類型和導(dǎo)線的截面積。一般情況下2.5 mm2的銅芯線一次性可探測距離可以達到500～1000 m。直接法會更遠，施工中也很少出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象。

5)以警示帶代替示蹤線。以警示帶代替示蹤線，又未按標(biāo)準(zhǔn)要求敷設(shè)。

三、PE管道示蹤線材料選擇與安裝要求

1.示蹤線材料規(guī)格要求

示蹤線材料選擇方面從探測理論上分析示蹤線只要能夠?qū)щ娂纯?，但實際工程中選擇示蹤線時要考慮到需要有一定的抗拉強度，因為強度低時在管道回填土或地面有下沉過程中往往容易被拉斷而失去示蹤作用。筆者通過幾年來的工程實踐發(fā)現(xiàn)截面面積為1.5～2.5mm的多股銅芯塑料絕緣層導(dǎo)線比較好(單芯線也可以)，探測信號比較強、施工方便，工程中也比較少出現(xiàn)扯斷現(xiàn)象。

2.電性連通要求

通過電流強度能夠達到300 mA就能滿足探測需要，但實踐經(jīng)驗證明，截面面積太細(xì)太小的示蹤線因易拉斷不易選用;有些帶有警示標(biāo)志的塑料薄膜示蹤帶也不能使用。

3.接地回路要求

探測PE管道示蹤線一般都是通過直接連接方法將信號源通過發(fā)射線加載到示蹤線上，接地線接大地，構(gòu)成單線—大地回路。如果示蹤線末端沒有作接地處理，加載檢測信號時，示蹤線上就沒有電流，沒有電流也就沒有磁場，沒有磁場也無法探測到示蹤線。

4.施工防腐要求

(1)電連通要求

為了使探測示蹤線信號強和分布均勻，施工時示蹤線末端應(yīng)盡量減小接地電阻，埋地端頭采取比較良好的接地措施，特別是較短的分支末端一定要接地良好，否則分支上信號將非常弱而探測不到。

(2)抗拉強度與耐腐蝕要求

示蹤線連接點一定要連接牢固，并用絕緣膠布包好，以免滲水后時間長造成腐蝕斷線，使今后探測信號中斷。為了防止腐蝕斷線，建議示蹤線選用耐腐蝕的銅導(dǎo)線。

(3)埋設(shè)位置要求

示蹤線埋設(shè)時應(yīng)緊貼PE管道上方呈直線狀，并位于管道的正上面為好，同時用膠帶固定。計算管道深度時是以示蹤線在管道外頂位置，加管道半徑就是管道的中心埋深。不要螺旋纏繞在PF管道上埋設(shè)，使今后探測管道位置不準(zhǔn)確。

(4)閥門井處示蹤線安裝與保護要求

在閥門井處示蹤線應(yīng)該預(yù)留出一定長度的留頭(至少要1 m以上)，以備今后探測施加信號所用。留頭示蹤線處剝?nèi)ネ馄ぴ陂y門井壁的固定螺絲上繞一圈用燕尾螺母固定在井壁上，再引入管道。

(5)非開挖定向穿越示蹤線的安裝要求

PE管道在非開挖工程施工中，管道外面的示蹤線在拖管過程中容易被扯斷，可以采取增加示蹤線的強度的方法，還可以在焊接PE管道時在管道內(nèi)部另穿一條示蹤線的方法。但內(nèi)部的示蹤線應(yīng)根據(jù)管道具體情況，采用合理的方法引出與管道外面示蹤線連接。可以在拖管的兩端頭管壁各鉆一小孔，將示蹤線一端穿進，另一端穿出，小孔內(nèi)擠入耐水密封膠、用兩根青鉛絲、生料帶、在中間用不銹鋼白攻螺絲旋進進行緊固密封。

(6)長輸管道示蹤線的安裝要求

埋地管道長度超過1 km時，若中間沒有閥門井等設(shè)施供接檢測信號所用，建議每500 m設(shè)一個測試樁，并預(yù)留示蹤線留頭供檢測時用。管道的鋼塑轉(zhuǎn)換接頭處示蹤線可以焊接在法蘭上，焊接點處做好防腐處理，防止時間久后腐蝕斷線。當(dāng)有多個工程在同一路段位置施工，示蹤線施工先于其他工程施工時，長距離示蹤線每隔200～300 m，應(yīng)將示蹤線的銅線外皮剝?nèi)ヅc另外一根銅線電性相連引至地表，做成小型檢測井。

(7)庭院小區(qū)管網(wǎng)示蹤線的安裝要求

對于距離較短的庭院管網(wǎng)示蹤線，所有立管的根部都應(yīng)該安裝示蹤線。立管根部的示蹤線應(yīng)作接地處理，建議將示蹤線端頭的銅線外皮剝?nèi)?0 cm插入地下與大地接觸，以便構(gòu)成檢測回路，檢測時發(fā)射的信號才能與大地構(gòu)成回路，方可以探測到管道末端路。

(8)預(yù)留端頭PE管道示蹤線的安裝要求

端頭上的示蹤線要與主示蹤線電性相連，端頭末端要剝?nèi)?0 cm，使銅芯裸露與大地接觸，檢測時，該處就可以形成球形電位場，用接觸跨步電壓的方法就很容易探測到PE管道預(yù)留端頭。

總之.示蹤線的端頭處理既簡單又是重要的一環(huán)，關(guān)鍵是現(xiàn)場的把握。示蹤線端頭最好有固定接線柱，便于連接測試信號，如直接引出地面須注意引出30 cm長度，并彎回地面，彎曲處用絕緣膠帶包裹在立管根部，端頭剝?nèi)ソ^緣層，插入泥土中10 cm，探測時發(fā)射的電流信號就可以形成示蹤線與大地的回路。

四、示蹤線的質(zhì)量檢測

1.信號源發(fā)射方法的選擇

探測地下管線的示蹤線信號源有直接法、夾鉗法、感應(yīng)法等，如圖1所示。因為示蹤線比較小，感應(yīng)法信號就比較弱，首先選擇直接法施加信號，這樣信號就比較強，還能夠壓制其他管線的干擾信號。

圖1 探測地下管線信號源發(fā)射方法示意圖

2.PE管道示蹤線的探測

(1)PE管道示蹤線的位置探測

管線的定位分為峰值法和零值法。峰值法是通過測量磁場水平分量，在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極大值如圖2所示。零值法是通過測量磁場的垂直分量，在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極小值產(chǎn)，如圖3所示。

圖2 峰值法探測示蹤線位置示意圖

圖3 單線圈零值法探測示蹤線示意圖

(2)PE管道示蹤線的走向探測

PE管道示蹤線走向的探測有如下幾種方法:

1)兩點一線法:發(fā)射機接線點與管線信號定位點的連線即為管線的走向。

2)探頭轉(zhuǎn)向法:探測人員以管道位置為中心，將探頭角度轉(zhuǎn)到與探桿平行一致，然后以此點作平面環(huán)形探查，探頭轉(zhuǎn)到音響示值最小的角度就是管道走向。

3)一步一掃法:此法采用最小法探測，每探到一處最小點，向前進一步，站于其上，再探出一最小點，再向前進一步，站于其上，如此循環(huán)多次，最后將一個個最小點連線就是管線的走向，因此也稱多點連線法。此法對管道拐彎處適用。

(3)PE管道示蹤線深度的探測

管道深度的探測采用45°測深法。采用45°測深法時先用最小法探測處管道位置A點，在管位上方作一記號A，再將探頭轉(zhuǎn)到45°角的方位，與管道走向垂直方向平面移動，當(dāng)移到最小信號值時，再作一記號B，管道中心為O，這樣△ABO為一等腰直角三角形，因此AB=AO，即為管道的埋土深度。如圖4所示。

五、示蹤線的地表標(biāo)志

1.標(biāo)志方法的選擇

標(biāo)志物材料有許多種，包括管狀的金屬檢測樁，水泥預(yù)制方樁，PVC材料工廠預(yù)制的圓柱體、長方體的標(biāo)志樁，貼地不銹鋼金屬標(biāo)志牌，水泥、鑄鐵材料的地標(biāo)，以及貼在墻上、柱子上的不干膠薄膜標(biāo)記和自動噴漆作標(biāo)記。具體選擇方法如下:

圖4 單探頭45°測深法示意圖

1)水泥瀝青路面鋪設(shè)地磚的地表:該種情況可以用澆鑄的水泥、鑄鐵、玻璃鋼等結(jié)實耐壓材料與道路修建的同一時間鋪設(shè)在地表管道中心線投影的正上方。已經(jīng)鋪好的地表可用不銹鋼金屬牌，上面印有拐點、三通、箭頭方向等特殊標(biāo)記，再用膨脹螺絲固定在管道上方投影的地表。箭頭方向表示管內(nèi)介質(zhì)流動方向。鋪有地磚的人行道上預(yù)埋鑄鐵標(biāo)志和混凝土方磚標(biāo)志，埋入后應(yīng)與路面平齊，以免行人走路時絆倒。

2)綠化帶、農(nóng)田及荒草地段:預(yù)制鋼筋混凝土水泥方樁，標(biāo)志樁埋入的深度應(yīng)使回填后不遮擋字體，其高度以標(biāo)志段的常規(guī)作物高度而定，一般在標(biāo)志樁規(guī)定間距的范圍內(nèi)，從一處標(biāo)志樁能夠觀察到另一處標(biāo)志樁為準(zhǔn)?；炷翗?biāo)記和鋼筋混凝土標(biāo)志樁埋入后，應(yīng)采用紅漆將字體描紅。

3)魚池、水塘、大型河流、湖泊等比較寬闊的水面地段:水面中間一般不設(shè)置標(biāo)志樁，只在岸邊設(shè)置，因此適宜用比較實用的鐵樁，高度在2.0 m左右，暴露在地表的高度也應(yīng)該在1.5 m以上，這樣在水面的對岸就可以看到。

4)經(jīng)過樹林地段:在樹林中可以參照農(nóng)耕地的方法，對灌木叢林可以加密設(shè)樁。

5)鐵路、公路、人行道地段:在鐵路、公路的兩邊設(shè)立標(biāo)志樁，比較小的公路可以只在一邊設(shè)樁，比較寬的高速公路除兩邊設(shè)置標(biāo)志樁以外，還可在中間隔離帶邊上的瀝青路面上打金屬地標(biāo)牌或者噴漆記號。

6)穿越圍墻、建構(gòu)筑物地段:可以在墻壁、建構(gòu)筑物的豎直位置噴漆記號標(biāo)記管位。

六、示蹤線的安裝質(zhì)量檢測評價

利用地下管道防腐層探測檢漏儀或PCM儀器可以檢測示蹤線的安裝質(zhì)量，通過電流流過埋地示蹤導(dǎo)線時會產(chǎn)生與所施加電流強度成正比的磁場，通過在地面上分析磁場的分量即可測定原始電流，其電流強度從發(fā)射機開始隨距離的增加而減少，衰減率與導(dǎo)線的材質(zhì)，截面積有關(guān)，電流讀數(shù)不隨導(dǎo)線埋深變化。遇到導(dǎo)線故障時，電流下降，可判斷導(dǎo)線故障是由短路，斷路還是絕緣不良造成。圖5為電流與磁場衰減狀況和故障圖形關(guān)系示意圖。

圖5 電流磁場衰耗曲線與示蹤線安裝質(zhì)量比較圖

綜上所述，用電磁法探測PE管道示蹤線的位置、走向與深度，用磁場衰耗、電流測繪理論評價示蹤線的狀況，是建立在各單位利用原有的探測儀器的基礎(chǔ)上的擴展應(yīng)用，在不增加設(shè)備的基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整和細(xì)化示蹤線的安裝方式，而且這種調(diào)整和細(xì)化并不一定需要大幅度提高工程費用。由于燃?xì)庑孤┮院鬀]有太大的橫向擴散，只是呈漏斗狀擴散，特殊地表需要在地表鉆孔探漏，以示蹤線代表的PE管道位置可確定鉆孔位置，根據(jù)已安裝示蹤線，對以后的燃?xì)膺\行管理非常方便。

［1］袁厚明.地下管道檢測技術(shù)［M］.2版.北京:中國石化出版社，2012.

［2］袁厚明.地下管道電磁無損檢測與隱患故障診斷［M］.北京:中國石化出版社，2013.

［3］王春起.埋地 PE管道示蹤線施工和探測問題探討［J］.地下管線管理，2005(12):22-25.